|
| |
|
Слаботочка Книги Воспользовавшись (53), получаем: ==-77£Пя. (87) т. е. в точке Кюри аномалия теплового расширения пропорциональна ферромагнитной части теплоемкости; при этом мы, разумеется, считаем величиной постоянной. Величина аномалий теплового расширения в данном ферромагнитном металле зависит от того, насколько резка в нем зависимость результирующего обменного интеграла от межатомного расстояния. Это вытекает из термодинамических соотношений, установленных в настоящем параграфе; в них дЬ dIs 1 dl дА входят величины , ~J~§Jjf связанные с - крутизной результирующего обменного интеграла (см. гл. Ш) прямой пропорциональностью. В металлах и сплавах, в которых дА величина мала, аномалии в тепловом расширении незначи- тельны. Наоборот, если величины значительны, - указанные аномалии должны быть велики. Знаки аномалий теплового расширения определяются тем, положительна или отрица-дА тельна величина -з- в данном металле или сплаве. да § 6. Природа аномалий теплового расширения сталей типа инвар Стали типа инвар характеризуются весьма своеобразными аномалиями теплового расширения. В настоящее время известны следующие двойные и тройные системы, имеющие сплавы с инварными свойствами: Fe - Ni (инвар, платинит), Fe - Pt, Fe - Ni - Co (суперинвар, ковар), Fe - Ni - Cr и Fe - Co - Cr (нержавеющий инвар). В зависимости от 12 Зак. 2602. к. п. Белов. (где Ф - термодинамический потенциал), при Н = const, имеем: Практического назначения могут быть подобраны сплавы с заданным коэффициентом термического расширения (весьма малым, нулевым и даже отрицательным). На рис. 92, а приведены значения коэффициентов расширения железо-никелевых сплавов. Минимальный коэффициент имеет сплав, содержащий 36% Ni (инвар). В нем величина а составляет лишь 1 10- град- по сравнению со  го w SB Вес. %Ы\ а IFtoB iria к т О го 00 во во т Дт. % Ft. Рис. 92. Тепловое расширение сплавов. о) Fe-Ni (по оси абсцисс отложено содержание никеля в весовых процентах. 6) Fe-Pt [по оси абсцисс отложено содержание платины в весовых процентах (верхняя шкала) и атомных (нижняя шкала)]. значением 11 -12-10 град- для чистого № и Fe. Еще более резкая аномалия а наблюдается в некоторых сплавах Fe - Pt. Как видно из рис. 92, <У, коэффициент расширения сплава с содержанием Pt 56% вес, отрицателен, т. е. вещество при нагревании сжимается. Аномальные свойства этих сплавов проявляются не только в экстремальных значениях теплового расширения, но также в чрезвычайно своеобразной зависимости его от температуры. В качестве примера такой зависимости на рис. 93 приведены кривые а {{) некоторых сплавов инварного класса. Из кривых  1-Щ7М г-П5 3-5 S-33.S -200400 о 100 200 300 ¥00 Ш ГС Рис. 93. Температурная зависимость коэффициента теплового расширения сплавов Fe -Ni. альных сплавов на железной основе, имеющих инварные свойства. Исключительность свойств подобного рода сплавов придала проблеме инварных сталей не только прикладной, но и теоретический интерес. Об этом свидетельствует целый ряд попыток теоретического истолкования природы аномалий инвара, а также постановка многочисленных исследований экспериментального характера. О том, какое значение придается этому вопросу, можно судить хотя бы по тому, что в литературе он именуется проблемой инвара [5]. а) Обзор попыток объяснения свойств инварных сталей. О причинах аномально малого теплового расширения сплава инвар уже давно высказывались разного рода соображения. Так, Шевенар [6] связывал причину этой аномалии с образованием сверхструктуры FcgNi при концентрации 34,4% №. Подобно Шевенару и Гийом (который впервые открыл сплав инвар 36% Ni, 64% Fe) все особенности следует, что в определенном интервале температур а несколько уменьшается (вопреки обычным представлениям), а затем начинает быстро расти с нагреванием. Инварные стали в настоящее время находят весьма широкое применение в промышленности и измерительной технике. Решение многих технических проблем, особенно в точном приборостроении, метрологии, авиации, в производстве электро-и радиоламп, целиком обязано разработке целой серии специ- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 [57] 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |